华工工程水文学复习PPT课件
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第一章
绪论
1、水文学和水资源学的定义及其两者之间的关系 2、工程水文学的定义以及与水文学的关系 3、水文学的基本规律 4、水文学的研究途径
1、水文学与水资源的关系
➢ 水文学是指研究自然界中各种水体（大气中的水汽、地面上的江 河、湖泊、海洋和地下水等）的存在、循环和分布，物理与化学 性质，以及水体对环境的影响和作用，并根据其变化规律预测、 预报各水文要素（如降水、水位、流量、水质等）的变化情势。
流域及其分类 流域：地面分水线包围的区域称为流域。地面分水线与地下 分水线重合的流域为闭合流域，不重合的为非闭合流域。 闭合流域与周围区域不存在水流联系，较大的流域为闭合流 域。非闭合流域存在地下水流的联系，较小流域或干旱地区 或咯斯特地区多为非闭合流域。
闭合流域
非闭合流域
流域的几何特征
流域面积：在地形图上绘出流域的分水线， 用求积仪量出分水线 包围的面积，即流域面积，km2。 河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值，km/km2 流域长度：从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，km 流域平均宽度：流域面积与流域长度之比，km 流域形状系数：流域平均宽度与流域长度之比。
河流基本特征
（1）河长L：自河源沿干流到流域出口流程长度 （2）河流横断面：河流断面有横断面和纵断面。 （3）河流纵断面：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线 称为中泓线，沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能 反映河床的沿程变化。 （4）河道纵比降：任意河段两端（水面或河底）的高差h称为 落差，单位河长的落差称为河道纵比降。常用的比降有水面比降 和河底比降。
大循环：从海洋蒸发的水汽，被 气流输送到大陆形成降水，其中 一部分以地面和地下径流的形式 从河流汇归海洋；另一部分重新 蒸发返回大气。这种海陆间的水 分交换过程称为大循环或外循环。 小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落 到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，这种局 部的水文循环称为小循环或内循环。海洋、内陆小循环。
1、自然界的水文循环
自然界中的水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从 水面（江、河、湖、海）、陆面（土壤、岩石）和植物 的茎叶面，通过蒸发或散发，以水汽的形式进入大气圈， 在适当的条件下形成降水。一部分降水通过地面渗透地 下，成为土壤水，再经过蒸发和散发重新进入大气圈， 或者形成地下水最终进入江河、海洋；一部分形成地面 径流，最终汇入海洋。
4、降水及其基本要素
➢ 降水是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现 象，如雨、雪、霰（白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固 态降水，直径约2-5mm，下降时常显阵性，着硬地常反弹 ，松脆易碎）、雹、露、霜等，其中以雨、雪为主，更以 降雨为主，因此也常把降水混称为降雨。
➢ 降水是水文循环中最活跃的因子。因此，降水现象是水文 学和气象学共同研究的对象。我国大部分地区一年内降水 以降雨为主。
➢ 水资源是指地球表层可供人类利用的水，水资源包括水量、水质 、水能资源和水域，可用年降水量和年径流量来定量描述。
2、工程水文学定义
➢工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水 利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规 划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工 作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试 验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。
3、水文学的基本规律
1、成因规律（确定性规律）：
➢ 表示水文现象形成的内在因果关系，确定性的成因和条件将对 应于确定性的结果。 流域上一次暴雨过程-→ 扣除相应的损失过程 =净雨过程→流域 汇流 == 流域出口相应的一次洪水过程
2、统计规律（随机性规律）：
➢ 样本容量很大时，随机变量趋向于一个稳定的分布，或相关变 量表现为稳定的相关关系。如某流域的年最大洪峰流量频率曲 线图和相邻流域间年径流量相关图。
形。其作法是：先用直线（图中的虚线）就近连接各站为许多
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4、水文学的研究途径
➢确定性规律
➢成因分析法
➢随机性规律
➢数理统计法
➢区域性规律
➢地理综合法
（1）成因分析法 ➢ 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、 预测水文情势的
方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。 （2） 数理统计法 ➢ 根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文
情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地 区经验公式等。
2、水量平衡原理
水平衡是水文循环遵循物质不灭定律的具体体现，即
WI WO Ws
时段内进入系统的水量是系统“收入”的水量，时段内 从系统输出的水量是系统“支出”的水量，时段内系统 蓄水量的变化量是系统“库存”水量的变化，因此，水 量平衡方程式实际上是系统的水量收支平衡关系式。
3、河流及流域的基本特征
P
1 n
n i 1
Pi
式中: P为某一指定时段的流域平均雨量，mm；n为流域内的雨
量站数；Pi为流域内第i站指定时段的雨量，mm。 算术平均法一般适用于雨量站均匀分布的情况。
泰森多边形法：该法假定流域上各点的雨量以其最近的雨量
站的雨量为代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在
流域中距其最近的点的面积，这些站代表的面积图称泰森多边
降水要素及其时空变化表示方法
降雨量（深）：点降雨量和面降雨量 降雨历时：次降雨历时 降雨强度：时段平均降雨强度和瞬时降雨强度 降雨面积 暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区 降雨级别：微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨 、特大暴雨。
5、流域平均雨量及降雨过程计算
雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨，而形成河川径流的 则是整个流域上的降雨量，对此，可用流域平均雨量（或称面 雨量）来反映。下面介绍3种常用的计算方法。 算术平均法：对流域内各站同一时段的雨量进行算术平均。
第二章 水文循环与径流形成
1、自然界的水文循环、大循环、小循环 2、各种水体的水量平衡方程 3、河流及流域的几何特征 4、降水概念及其基本要素 5、流域平均雨量的计算 6、土壤含水量和土壤水分常数 7、下渗率和下渗能力概念 8、蒸发量、蒸发率、水面蒸发、土壤蒸发 9、径流的形成过程及径流的定量描述方法
绪论
1、水文学和水资源学的定义及其两者之间的关系 2、工程水文学的定义以及与水文学的关系 3、水文学的基本规律 4、水文学的研究途径
1、水文学与水资源的关系
➢ 水文学是指研究自然界中各种水体（大气中的水汽、地面上的江 河、湖泊、海洋和地下水等）的存在、循环和分布，物理与化学 性质，以及水体对环境的影响和作用，并根据其变化规律预测、 预报各水文要素（如降水、水位、流量、水质等）的变化情势。
流域及其分类 流域：地面分水线包围的区域称为流域。地面分水线与地下 分水线重合的流域为闭合流域，不重合的为非闭合流域。 闭合流域与周围区域不存在水流联系，较大的流域为闭合流 域。非闭合流域存在地下水流的联系，较小流域或干旱地区 或咯斯特地区多为非闭合流域。
闭合流域
非闭合流域
流域的几何特征
流域面积：在地形图上绘出流域的分水线， 用求积仪量出分水线 包围的面积，即流域面积，km2。 河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值，km/km2 流域长度：从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，km 流域平均宽度：流域面积与流域长度之比，km 流域形状系数：流域平均宽度与流域长度之比。
河流基本特征
（1）河长L：自河源沿干流到流域出口流程长度 （2）河流横断面：河流断面有横断面和纵断面。 （3）河流纵断面：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线 称为中泓线，沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能 反映河床的沿程变化。 （4）河道纵比降：任意河段两端（水面或河底）的高差h称为 落差，单位河长的落差称为河道纵比降。常用的比降有水面比降 和河底比降。
大循环：从海洋蒸发的水汽，被 气流输送到大陆形成降水，其中 一部分以地面和地下径流的形式 从河流汇归海洋；另一部分重新 蒸发返回大气。这种海陆间的水 分交换过程称为大循环或外循环。 小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落 到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，这种局 部的水文循环称为小循环或内循环。海洋、内陆小循环。
1、自然界的水文循环
自然界中的水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从 水面（江、河、湖、海）、陆面（土壤、岩石）和植物 的茎叶面，通过蒸发或散发，以水汽的形式进入大气圈， 在适当的条件下形成降水。一部分降水通过地面渗透地 下，成为土壤水，再经过蒸发和散发重新进入大气圈， 或者形成地下水最终进入江河、海洋；一部分形成地面 径流，最终汇入海洋。
4、降水及其基本要素
➢ 降水是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现 象，如雨、雪、霰（白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固 态降水，直径约2-5mm，下降时常显阵性，着硬地常反弹 ，松脆易碎）、雹、露、霜等，其中以雨、雪为主，更以 降雨为主，因此也常把降水混称为降雨。
➢ 降水是水文循环中最活跃的因子。因此，降水现象是水文 学和气象学共同研究的对象。我国大部分地区一年内降水 以降雨为主。
➢ 水资源是指地球表层可供人类利用的水，水资源包括水量、水质 、水能资源和水域，可用年降水量和年径流量来定量描述。
2、工程水文学定义
➢工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水 利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规 划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工 作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试 验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。
3、水文学的基本规律
1、成因规律（确定性规律）：
➢ 表示水文现象形成的内在因果关系，确定性的成因和条件将对 应于确定性的结果。 流域上一次暴雨过程-→ 扣除相应的损失过程 =净雨过程→流域 汇流 == 流域出口相应的一次洪水过程
2、统计规律（随机性规律）：
➢ 样本容量很大时，随机变量趋向于一个稳定的分布，或相关变 量表现为稳定的相关关系。如某流域的年最大洪峰流量频率曲 线图和相邻流域间年径流量相关图。
形。其作法是：先用直线（图中的虚线）就近连接各站为许多
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4、水文学的研究途径
➢确定性规律
➢成因分析法
➢随机性规律
➢数理统计法
➢区域性规律
➢地理综合法
（1）成因分析法 ➢ 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、 预测水文情势的
方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。 （2） 数理统计法 ➢ 根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文
情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地 区经验公式等。
2、水量平衡原理
水平衡是水文循环遵循物质不灭定律的具体体现，即
WI WO Ws
时段内进入系统的水量是系统“收入”的水量，时段内 从系统输出的水量是系统“支出”的水量，时段内系统 蓄水量的变化量是系统“库存”水量的变化，因此，水 量平衡方程式实际上是系统的水量收支平衡关系式。
3、河流及流域的基本特征
P
1 n
n i 1
Pi
式中: P为某一指定时段的流域平均雨量，mm；n为流域内的雨
量站数；Pi为流域内第i站指定时段的雨量，mm。 算术平均法一般适用于雨量站均匀分布的情况。
泰森多边形法：该法假定流域上各点的雨量以其最近的雨量
站的雨量为代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在
流域中距其最近的点的面积，这些站代表的面积图称泰森多边
降水要素及其时空变化表示方法
降雨量（深）：点降雨量和面降雨量 降雨历时：次降雨历时 降雨强度：时段平均降雨强度和瞬时降雨强度 降雨面积 暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区 降雨级别：微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨 、特大暴雨。
5、流域平均雨量及降雨过程计算
雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨，而形成河川径流的 则是整个流域上的降雨量，对此，可用流域平均雨量（或称面 雨量）来反映。下面介绍3种常用的计算方法。 算术平均法：对流域内各站同一时段的雨量进行算术平均。
第二章 水文循环与径流形成
1、自然界的水文循环、大循环、小循环 2、各种水体的水量平衡方程 3、河流及流域的几何特征 4、降水概念及其基本要素 5、流域平均雨量的计算 6、土壤含水量和土壤水分常数 7、下渗率和下渗能力概念 8、蒸发量、蒸发率、水面蒸发、土壤蒸发 9、径流的形成过程及径流的定量描述方法